专利名称：一种拼板对接自动焊接系统的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种拼板对接自动焊接系统，特别是一种针对碳钢板拼板对接的自动焊接系统，属于拼板对接焊设备的改造技术。
背景技术：
碳钢板拼接是造船业、压力容器和箱体制造业中最为常用的加工方式，而采用气体保护焊更是主要的工艺手段。下面以集装箱生产为代表说明拼板自动焊接系统的应用前景。我国集装箱生产在世界上占有重要地位，属于劳动密集型行业，焊接工序占用人力资源最多且工作条件较为恶劣。特别是碳钢板拼接焊工序普遍采用较传统的设备。为了保证焊接质量，工作中靠人工不断观察和调整焊枪的位置，保证焊枪与焊缝基本重合，以获得合格的产品。这种情况下，操作者常期在焊接弧光直接辐射下工作会对身体造成一定的伤害。人工操作在大批量的生产中也易于疲劳，从而造成操作精度差、调整速度不均匀，生产效率低，产品质量差等现象，落后的技术装备制约我国集装箱制造业的发展。
发明内容本实用新型的目的在于考虑上述问题而提供一种能提高碳钢板对接焊缝的质量、降低操作者的劳动强度、提高生产效率的拼板对接自动焊接系统。本实用新型设计合理，方便实用。本实用新型的技术方案是本实用新型的拼板对接自动焊接系统，包括有对焊缝位置及间隙进行扫描的焊缝轨迹采集机构，对焊缝扫描信息进行数据分析和计算的数据分析处理模块，控制焊接系统各部分按照预定顺序执行的焊接工序控制模块，能根据焊接工序控制模块发出的控制指令进行焊缝跟踪的运动装置驱动模块，数据分析处理模块的信号输入端与焊缝轨迹采集机构的信号输出端连接，数据分析处理模块的信号输出端与焊接工序控制模块的信号输入端连接，焊接工序控制模块的信号输出端与运动装置驱动模块的控制信号输入端连接。上述运动装置驱动模块驱动的三维运动装置包括有焊接小车、焊枪组件、焊缝轨迹采集机构、X轴运动装置、Y轴运动装置和Z轴运动装置，其中焊接小车装设在X轴运动装置上，Y轴运动装置及焊缝轨迹采集机构均装设在焊接小车上，Z轴运动装置装设在Y轴运动装置上，能沿Z轴方向运动的焊枪组件装设在Z轴运动装置上。上述X轴运动装置包括有X轴驱动电机、X轴传动装置及X轴移动副，X轴传动装置的主动件与X轴驱动电机的输出轴连接，X轴传动装置的从动件与X轴移动副的运动件连接；γ轴运动装置包括有Y轴驱动电机、Y轴传动装置及Y轴移动副，Y轴传动装置的主动件与Y轴驱动电机的输出轴连接，Y轴传动装置的从动件与Y轴移动副的运动件连接；ζ轴运动装置为焊枪升降气缸。上述X轴移动副及Y轴移动副为包括直线导轨及沿直线导轨运动的滑块组成的线性传动副。上述X轴传动装置为齿轮齿条传动装置。上述Y轴传动装置为同步带传动装置。上述焊枪组件包括有焊枪、焊枪夹、下枪导轨、滑块及安装架，其中安装架与Z轴运动装置连接，下枪导轨安装在安装架上，滑块安装在下枪焊导轨上，枪夹装设在滑块上，焊枪装设在焊枪夹上。上述焊缝轨迹采集机构包括有支架、传感器、升降气缸、直线导轨、滑块，其中升降气缸及直线导轨装设在支架上，沿直线导轨运动的滑块装设在直线导轨上，且滑块与升降气缸的活塞连接，传感器装设在滑块上。上述支架上还装设有在传感器扫描完成后会自动盖上，对传感器的镜头起保护作用的传感器防护板。上述焊缝轨迹采集机构装设在焊接小车上；上述系统装设有在传感器扫描时能照射拼板焊缝的冷光源。本实用新型由于采用包括有焊缝轨迹采集机构、数据分析处理模块、焊接工序控制模块、运动装置驱动模块的结构，本实用新型具有自动计算和跟踪焊缝轨迹、自动执行焊接工序、提高拼板对接焊缝的质量、降低操作者劳动强度、提高生产效率的优点，能够实现各种碳钢板表面状态下的对接焊。本实用新型可自动进行碳钢板拼板的焊接，不再依靠操作者视力观察及调整，整个工序人工很少干预。本实用新型提高了我国集装箱企业在国际上的整体形象和产品质量，本实用新型对集装箱行业的发展具有较强的现实意义，社会效益及经济效益均显著。本实用新型是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的能够实现各种碳钢板表面状态下的对接焊的拼板对接自动焊接系统。
图I为本实用新型工作原理结构框图；图2为本实用新型三维运动装置组件示意图；图3为本实用新型焊缝轨迹采集机构示意图；图4为本实用新型焊枪组件示意图。
具体实施方式
实施例本实用新型的结构示意图如图1、2、3、4所示，本实用新型的拼板对接自动焊接系统，包括有对焊缝位置及间隙进行扫描的焊缝轨迹采集机构1，对焊缝扫描信息进行数据分析和计算的数据分析处理模块2，控制焊接系统各部分按照预定顺序执行的焊接工序控制模块3，能根据焊接工序控制模块3发出的控制指令进行焊缝跟踪的运动装置驱动模块4，数据分析处理模块2的信号输入端与焊缝轨迹采集机构I的信号输出端连接，数据分析处理模块2的信号输出端与焊接工序控制模块3的信号输入端连接，焊接工序控制模块3的信号输出端与运动装置驱动模块4的控制信号输入端连接。本实施例中，上述运动装置驱动模块4驱动的三维运动装置6包括有焊接小车10、焊枪组件5、焊缝轨迹采集机构I、X轴运动装置9、Y轴运动装置8和Z轴运动装置7，其中焊接小车10装设在X轴运动装置9上，X轴运动装置9装设在焊接系统的整体机架上，Y轴运动装置8及焊缝轨迹采集机构I均装设在焊接小车10上，Z轴运动装置7装设在Y轴运动装置8上，能沿Z轴方向运动的焊枪组件5装设在Z轴运动装置7上。本实施例中，上述X轴运动装置9包括有X轴驱动电机、X轴传动装置及X轴移动畐|J，X轴传动装置的主动件与X轴驱动电机的输出轴连接，X轴传动装置的从动件与X轴移动副的运动件连接；γ轴运动装置8包括有Y轴驱动电机、Y轴传动装置及Y轴移动副，Y轴传动装置的主动件与Y轴驱动电机的输出轴连接，Y轴传动装置的从动件与Y轴移动副的运动件连接；ζ轴运动装置7为焊枪升降气缸。上述X轴移动副及Y轴移动副为包括直线导轨及沿直线导轨运动的滑块组成的线性传动副。本实施例中，上述X轴传动装置为齿轮齿条传动装置。上述Y轴传动装置为同步带传动装置。 上述焊枪组件5包括有焊枪51、焊枪夹52、下枪导轨53、滑块54及安装架55，其中安装架55与Z轴运动装置7连接，下枪导轨53安装在安装架55上，滑块54安装在下枪焊导轨53上，枪夹52装设在滑块54上，焊枪51装设在焊枪夹52上。上述焊缝轨迹采集机构I包括有支架11、传感器12、升降气缸13、直线导轨15、滑块16，其中升降气缸13及直线导轨15装设在支架11上，沿直线导轨15运动的滑块16装设在直线导轨15上，且滑块16与升降气缸13的活塞连接，传感器12装设在滑块16上。上述支架11上还装设有在传感器12扫描完成后会自动盖上，对传感器12的镜头起保护作用的传感器防护板14。本实施例中，上述焊缝轨迹采集机构I装设在焊接小车10上；上述系统装设有在传感器12扫描时能照射拼板焊缝的冷光源。本实用新型的工作原理如下焊缝轨迹采集机构I上的传感器或摄像头或激光器对焊缝进行扫描并采样。然后由数据分析处理模块2对样本进行分析及数据处理，从而识别出纵向焊缝位置和焊缝间隙大小并计算出焊缝轨迹，再把轨迹数据结果输出给焊接工序控制模块3。焊接工序控制模块3按已设定的工作先后顺序发出指令给运动装置驱动模块4，运动装置驱动模块4驱动三维运动装置6上的X轴运动电机、Y轴运动电机及焊枪升降气缸，最终给安装在焊接小车10上的焊枪组件5提供X、Y、Z方向的运动，焊枪组件5带动焊枪在X、Y、Z方向有序的移动，精确的对焊缝进行跟踪，使焊枪沿着焊接轨迹行走，完成对拼板工件的焊接。
权利要求1.一种拼板对接自动焊接系统，其特征在于包括有对焊缝位置及间隙进行扫描的焊缝轨迹采集机构(1)，对焊缝扫描信息进行数据分析和计算的数据分析处理模块(2)，控制焊接系统各部分按照预定顺序执行的焊接工序控制模块(3)，能根据焊接工序控制模块(3)发出的控制指令进行焊缝跟踪的运动装置驱动模块(4)，数据分析处理模块(2)的信号输入端与焊缝轨迹采集机构(I)的信号输出端连接，数据分析处理模块(2)的信号输出端与焊接工序控制模块(3)的信号输入端连接，焊接工序控制模块(3)的信号输出端与运动装置驱动模块(4)的控制信号输入端连接。
2.根据权利要求I所述的拼板对接自动焊接系统，其特征在于上述运动装置驱动模块(4)驱动的三维运动装置(6)包括有焊接小车(10)、焊枪组件(5)、焊缝轨迹采集机构(I)、X轴运动装置(9)、Y轴运动装置(8)和Z轴运动装置(7)，其中焊接小车(10)装设在X轴运动装置(9)上，Y轴运动装置(8)及焊缝轨迹采集机构(I)均装设在焊接小车(10)上，Z轴运动装置(7)装设在Y轴运动装置(8)上，能沿Z轴方向运动的焊枪组件(5)装设在Z轴运动装置(7)上。
3.根据权利要求2所述的拼板对接自动焊接系统，其特征在于上述X轴运动装置(9)包括有X轴驱动电机、X轴传动装置及X轴移动副，X轴传动装置的主动件与X轴驱动电机的输出轴连接，X轴传动装置的从动件与X轴移动副的运动件连接；Y轴运动装置(8)包括有Y轴驱动电机、Y轴传动装置及Y轴移动副，Y轴传动装置的主动件与Y轴驱动电机的输出轴连接，Y轴传动装置的从动件与Y轴移动副的运动件连接；Z轴运动装置(7)为焊枪升降气缸。
4.根据权利要求3所述的拼板对接自动焊接系统，其特征在于上述X轴移动副及Y轴移动副为包括直线导轨及沿直线导轨运动的滑块组成的线性传动副。
5.根据权利要求I所述的拼板对接自动焊接系统，其特征在于上述X轴传动装置为齿轮齿条传动装置。
6.根据权利要求I所述的拼板对接自动焊接系统，其特征在于上述Y轴传动装置为同步带传动装置。
7.根据权利要求I所述的拼板对接自动焊接系统，其特征在于上述焊枪组件(5)包括有焊枪(51)、焊枪夹(52)、下枪导轨(53)、滑块(54)及安装架(55)，其中安装架(55)与Z轴运动装置(7)连接，下枪导轨(53)安装在安装架(55)上，滑块(54)安装在下枪焊导轨(53)上，枪夹(52)装设在滑块(54)上，焊枪(51)装设在焊枪夹(52)上。
8.根据权利要求I所述的拼板对接自动焊接系统，其特征在于上述焊缝轨迹采集机构(I)包括有支架(11)、传感器(12)、升降气缸(13)、直线导轨(15)、滑块(16)，其中升降气缸(13)及直线导轨(15)装设在支架(11)上，沿直线导轨(15)运动的滑块(16)装设在直线导轨(15)上，且滑块(16)与升降气缸(13)的活塞连接，传感器(12)装设在滑块(16)上。
9.根据权利要求I所述的拼板对接自动焊接系统，其特征在于上述支架(11)上还装设有在传感器(12)扫描完成后会自动盖上，对传感器(12)的镜头起保护作用的传感器防护板(14)。
10.根据权利要求I所述的拼板对接自动焊接系统，其特征在于上述焊缝轨迹采集机构(I)装设在焊接小车(10)上；上述系统装设有在传感器(12)扫描时能照射拼板焊缝的冷光源。
专利摘要本实用新型是一种拼板对接自动焊接系统。包括对焊缝位置及间隙进行扫描的焊缝轨迹采集机构，对焊缝扫描信息进行数据分析和计算的数据分析处理模块，控制焊接系统各部分按照预定顺序执行的焊接工序控制模块，能根据焊接工序控制模块发出的控制指令进行焊缝跟踪的运动装置驱动模块，数据分析处理模块的信号输入端与焊缝轨迹采集机构的信号输出端连接，数据分析处理模块的信号输出端与焊接工序控制模块的信号输入端连接，焊接工序控制模块的信号输出端与运动装置驱动模块的控制信号输入端连接。本实用新型能自动跟踪焊缝轨迹、自动执行焊接工序、提高拼板对接焊缝的质量、降低劳动强度、提高生产率，能实现各种碳钢板表面状态下的对接焊。
文档编号B23K9/02GK202461768SQ20122009745
公开日2012年10月3日 申请日期2012年3月15日 优先权日2012年3月15日
发明者万军 申请人:万军, 上海康都机电设备有限公司